中快走絲電火花線切割電參數(shù)工藝研究畢設(shè)說明書

1、中快走絲電火花線切割電參數(shù)工藝研究畢設(shè)說明書 e 中快走絲電火花線切割電參數(shù)工藝研究 e （e） 指導(dǎo)老師：e 【摘要】 近年來，隨著在我國國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，特別是工業(yè)技術(shù)飛速發(fā)展的新形勢下，急需發(fā)展模具加工技術(shù)，而數(shù)控電火花切割技術(shù)正是模具加工工藝領(lǐng)域中的一種關(guān)鍵技術(shù)。目前在電機(jī)，儀表等行業(yè)新產(chǎn)品的研制開發(fā)過程中，常采用數(shù)控電火花線切割方法直接切割出零件，大大縮短了研制周期，并降低了成本。在眾多工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，都用到了數(shù)控電火花切割機(jī)床，如飛機(jī)制造、汽車模具制造、手機(jī)零部件的生產(chǎn)等，因此電火花機(jī)床的研究與改進(jìn)是我國國內(nèi)市場的需要，也能為我國的工業(yè)的發(fā)展起一定的作用。電火花線切割，其基

2、本工作原理是利用連續(xù)移動(dòng)細(xì)金屬絲（成為電極絲）作電極，對工件進(jìn)行脈沖火花放電蝕除金屬、切割成型。本次論文以電火花線切割為主線，綜合了線切割的發(fā)展，電火花線切割機(jī)床，電火花線切割加工質(zhì)量及其影響因素，具體到電火花線切割電參數(shù)工藝研究 把以前學(xué)過的基礎(chǔ)課程融匯到綜合應(yīng)用本次論文當(dāng)中來，所謂學(xué)以致用 結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)加以分析 完成本次課題。 【關(guān)鍵詞】 工業(yè)生產(chǎn) 電火花線切割 發(fā)展史 加工質(zhì)量 電參數(shù) e Study on the process parameters of electric spark line cutting e （e) Totur: e Abstract In recent yea

3、rs, with the rapid development of national economy in our country, Under the new situation, especially the rapid development of industrial technology, Need mould processing technology development, and CNC edm cutting technology is a key technology in the field of mold processing technology. In the m

4、otor, instrumentation and other industries in the development of the new product development process, CNC wire cutting method is often used to cut out the parts directly, greatly shorten the development cycle, and reduce the cost. In the production process of many industrial products, and use the nu

5、merical control electric spark cutting machine, such as aircraft manufacturing, auto mould making, production of mobile phone spare parts, etc., Therefore research and improvement of the electric spark machine tool is the need of the domestic market in our country, can also play a role in the develo

6、pment of the industry in our country. Wire cutting, and its basic principle is to use the continuous moving fine wire electrode wire electrode , pulsed spark discharge of artifact removal in metal, cutting shape. This paper with the concept of wedm, a combination of the development of wire cutting,

7、wire-cut edm machine, wire cutting processing quality and its influencing factors, electrical data specific to the wedm process research The previously learned basic courses to comprehensive application of this thesis, the so-called knowledge combined with the experimental data analysis to complete

8、this project. Key words Industrial production history of wedm processing quality electrical parameters. e III e 目 錄 引言.1 1.電火花線切割的發(fā)展.2 1.1電火花線切割機(jī)的產(chǎn)生.2 1.2國內(nèi)線切割機(jī)的發(fā)展.2 1.3國外線切割機(jī)的發(fā)展.3 2.電火花線切割機(jī)床的類型.4 2.1按電極絲運(yùn)動(dòng)速度分類.4 2.2按電極絲運(yùn)動(dòng)軌跡的控制形式分類.4 2.3電火花線切割的應(yīng)用范圍.5 3.電火花線切割機(jī)理.6 3.1脈沖電源.6 3.1.1對脈沖電源的要求. 6 3.1.2脈沖電源

9、參數(shù).6 3.2機(jī)械系統(tǒng).7 3.3斷絲機(jī)理.8 3.3.1跟工件有關(guān)的斷絲.8 3.3.2跟工作液有關(guān)的斷絲.8 3.3.3跟走絲機(jī)構(gòu)有關(guān)的斷絲.9 3.3.4跟鉬絲本身有關(guān)的斷絲.10 3.3.5跟切割工藝參數(shù)有關(guān)的斷絲.10 3.4 加工環(huán)境.10 4中快走絲電火花線切割電參數(shù)工藝研究.12 4.1電參數(shù).12 4.2研究方法.12 4.3實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備.12 4.4試驗(yàn)方法.12 4.5實(shí)驗(yàn)分析.16 4.5.1脈沖寬度對切削速度的影響.16 e 4.5.2脈沖電壓對切削速度的影響.17 4.5.3脈沖寬度對工件表面粗糙度的影響.18 4.5.4脈沖電壓對工件表面粗糙度的影響.19 5.電火

10、花線切割電參數(shù)工藝研究結(jié)論.20 6.總結(jié).21 7.致謝.22 參考文獻(xiàn).23 e 引言 目前，隨著電子、信息等高新技術(shù)的不斷發(fā)展及市場需求個(gè)性化與多元化，世界各 都把機(jī)械制造技術(shù)的研究和開發(fā)作為國家的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行優(yōu)先發(fā)展，將其他學(xué)科的高技術(shù)成果引入機(jī)械制造業(yè)中。因此機(jī)械制造業(yè)的內(nèi)涵與水平已今非昔比，它是基于先進(jìn)制造技術(shù)的現(xiàn)代制造產(chǎn)業(yè)?？v觀現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)的新發(fā)展，其重要特征主要體現(xiàn)在它的綠色制造、計(jì)算機(jī)集成制造、柔性制造、虛擬制造、智能制造、并行工程、敏捷制造和網(wǎng)絡(luò)制造等方面。機(jī)械制造行業(yè)不斷遇到高硬度，高韌性，高熔點(diǎn)等難切割加工材料以及特殊結(jié)構(gòu)特別市復(fù)雜曲面零件的加工難題。解決這些問題極

11、大地促進(jìn)了電火花線切割加工技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)電火花線切割加工新方法，新工藝的不斷表現(xiàn)，擴(kuò)大了電火花線 切割加工的適用范圍。電火花切割技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)之一，在機(jī)械生產(chǎn)中應(yīng)用范圍廣，從國內(nèi)來看，我國的電火花線切割加工技術(shù)發(fā)展迅速，尤其是我國特有的單向(高速)走絲電火花線切割機(jī)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉，各方面指標(biāo)都有了較大的提高。因此，進(jìn)一步研究高速走絲電火線切割加工技術(shù)，擴(kuò)大其加工范圍，尤其是利用計(jì)算機(jī)等高科技工具和先進(jìn)的科學(xué)方法來提高我國電火花線切割技術(shù)水平，縮短同發(fā)達(dá)國家的差距，不僅具有重要的意義，而且具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)、效益。近年來，電火花技術(shù)的研究和應(yīng)用日新月異并在精密微細(xì)化、智能化、個(gè)性化、綠

12、色環(huán)?；透咝Щ确矫娅@得了長足的發(fā)展 12。 1.電火花線切割的發(fā)展 1.1電火花線切割機(jī)的產(chǎn)生 20世紀(jì)中期，蘇聯(lián)拉扎林科夫婦研究開關(guān)觸點(diǎn)受火花放電腐蝕的現(xiàn)象和原因時(shí)，發(fā)現(xiàn)電火花的瞬時(shí)高溫可以使局部的金屬熔化、氧化而被腐蝕掉，從而開創(chuàng)和發(fā)明了電火花加工方法，線切割放電機(jī)也于1960年發(fā)明于蘇聯(lián)。當(dāng)時(shí)以投影器觀看輪廓面前后進(jìn)給工作臺面加工，其實(shí)認(rèn)為加工速度雖慢，卻可加工傳統(tǒng)機(jī)械不易加工的微細(xì)形狀。代表的實(shí)用例子是化織噴嘴的異型孔加工。 3 1.2國內(nèi)線切割機(jī)的發(fā)展 五十年代，電火花加工開始被認(rèn)識，電火花機(jī)床開始進(jìn)入加工領(lǐng)域，雖然當(dāng)時(shí)只能解決硬度問題，打些絲錐鉆頭之類。但這是電加工在模具行業(yè)大

13、行其道的開始。這時(shí)人們已經(jīng)認(rèn)識到如果“鋼絲鋸” 加上“電火花”，“鋸”有硬度的淬火鋼應(yīng)是可能的。于是，讓一個(gè)軸上儲(chǔ)的大量銅絲經(jīng)兩個(gè)導(dǎo)向輪纏繞到另一個(gè)儲(chǔ)絲軸上，兩個(gè)導(dǎo)向輪間放上工件，工件接RC電源的正極，銅絲接RC電源的負(fù)極，就實(shí)現(xiàn)了火花切割。盡管當(dāng)時(shí)兩個(gè)儲(chǔ)絲軸像電影片盤一樣的更換，盡管當(dāng)時(shí)以各種摩擦方式制造絲的張力，也盡管當(dāng)時(shí)以防銹防臭的磨床冷卻液做加工液，必竟實(shí)現(xiàn)了“線電極火花切割”。六十年代初期，某些軍工企業(yè)和模具行業(yè)骨干廠以技術(shù)革新、自制自用的形式開始制造“線切割”。大多是用銅絲、絲速25米/分、RC電源，至多是電子管脈沖源，控制方式業(yè)多是手搖和靠模。就這樣切出的如山字形矽鋼片和電子管極

14、板沖模仍是另人矚目。隨著電子控制技術(shù)發(fā)展，放大樣板、仿形和光電跟蹤的控制方式也一度推動(dòng)了線切割的進(jìn)步。 直到1969年，晶體管被廣泛應(yīng)用，開關(guān)邏輯電路也成熟了許多。復(fù)旦大學(xué)的幾位老師以“與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合”成果的方式推出了“數(shù)字程序控制線切割機(jī)”，分立元件，四十多塊印刷板，數(shù)碼管和氖燈顯示，常州以手工下線的70步進(jìn)電機(jī)，雙V鋼球?qū)к?，絲杠加導(dǎo)軌排絲，F(xiàn)形絲架，直到今天，用鉬絲、絲杠加導(dǎo)軌排絲、F形絲架、直徑150左右的絲筒、行程開關(guān)換向等仍在延用。 幾年內(nèi)，許多無線電專用設(shè)備廠相繼以“復(fù)旦”作”藍(lán)本”生產(chǎn)線切割機(jī)，當(dāng)時(shí)主要問題是元器件質(zhì)量，控制系統(tǒng)可靠性，機(jī)械精度問題尚未充分認(rèn)識。進(jìn)入市場商品化

15、最早的是杭無專，1973年。年產(chǎn)幾十臺已令人咋舌了。當(dāng)時(shí)為買到幾只耐壓80伏的大功率三極管，要派人持支票到晶體管廠坐等一個(gè)月。1977年，Z80、8086單片機(jī)的上市給線切割帶來突飛猛進(jìn)發(fā)展的機(jī)遇。蘇州的幾個(gè)主要生產(chǎn)廠很快以Z80取代了分立元器件，體積、結(jié)構(gòu)都大為改觀。可靠性已不是扼喉問題。產(chǎn)量大幅提高。幾年內(nèi)單片機(jī)的型號和功能不斷更新，線切割得到高速發(fā)展。 單板機(jī)的改型進(jìn)步，推動(dòng)操作控制和顯示系統(tǒng)的逐漸完善，編程輸入、接口電路、變頻、驅(qū)動(dòng)的日臻規(guī)范，使線切割成了單扳機(jī)應(yīng)用的一個(gè)杰作。市場優(yōu)勢地位就是這時(shí)打下的。 八十年代是線切割大普及的年代，它成了模具行業(yè)的主力軍，成了機(jī)械行業(yè)發(fā)展最快的新工

16、種。以至現(xiàn)在模具行業(yè)的不少從業(yè)人員離開線切割就不知道怎麼生產(chǎn)模具。硬度高形狀復(fù)雜就無從下手。 計(jì)算機(jī)在九十年代大發(fā)展大普及，在線切割的應(yīng)用也得到長足發(fā)展，用計(jì)算機(jī)現(xiàn)成的系統(tǒng)，把繪圖軟件修補(bǔ)改造就能編程，功能控制和接口嫁接過來就能操縱機(jī)床，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)圖形顯示又都是線切割的強(qiáng)項(xiàng)。線切割是IT業(yè)大有作為的領(lǐng)域。當(dāng)然，強(qiáng)大功能資源的浪費(fèi)、系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、缺乏占據(jù)全 e 行業(yè)主導(dǎo)地位, 易學(xué)易懂易普及且實(shí)用的軟件，是困擾PC機(jī)大面積展開成行業(yè)主力的關(guān)鍵。 據(jù)2001年統(tǒng)計(jì)，全國快走絲線切割機(jī)總保有量約65萬臺，其中分立元件占11。5%，PC機(jī)占1315%，大部分為單扳機(jī)，占85%左右，是行業(yè)的主戰(zhàn)機(jī)型。

17、 至今快走絲線切割機(jī)仍是我國特有的，結(jié)構(gòu)簡單廉價(jià)低耗高可靠，運(yùn)行成本低，50100mm/分的速度，0。010。02mm的精度，尚能滿足絕大多場合的需求。如果有高水平的維護(hù)和精細(xì)操作，再多花一倍時(shí)間，精度到0。0050。01mm之間，光潔度接近慢走絲效果，也是可能的。 1.3國外線切割機(jī)的發(fā)展 國外的線切割機(jī)初始于六十年代末期，并首先在日本、瑞士產(chǎn)業(yè)化，商品化。一開始他們的基本模式是這樣的：依托PC機(jī)的強(qiáng)大功能資源，精密機(jī)械制造的傳統(tǒng)優(yōu)勢，力求高精度、自動(dòng)化。用銅絲，0。30。35mm絲徑，一次性使用，絲速26米/分，無害化的去離子水。早期的慢走絲與快速往復(fù)走絲相比，精度、光潔度占優(yōu)，而速度、切

18、厚能力、內(nèi)尖角的清根能力和操作方便均不及。 據(jù)2001年統(tǒng)計(jì)，進(jìn)口（包括合資仿制）慢走絲線切割機(jī)總保有量突破4000臺。但利用率稍差，各使用廠操作水平也有較大差異。發(fā)展至今，慢走絲線切割機(jī)又有大幅進(jìn)步，如操作人性化，以至一臺機(jī)子可轉(zhuǎn)換世界各種語言界面。打穿絲孔，自動(dòng)穿絲，可無人值守，精度可穩(wěn)定在級，0。8以上的光潔度，最大200mm/分的效率等，但切厚能力仍不及快走絲，內(nèi)尖角的清 根能力仍受絲徑限制，開機(jī)運(yùn)行成本也太高。 慢走絲線切割機(jī)運(yùn)行成本是這樣的：耗電3200W，3。2元/小時(shí)；耗液（包括水發(fā)生器和過濾）7元/小時(shí)；耗絲0。4元/米*180米/小時(shí)=72元/小時(shí)；總計(jì)82。2元/小時(shí)。與

19、快走絲相比約45：1.如果再考慮100倍以上的購置費(fèi)隨著大量新技術(shù)的應(yīng)用，慢走絲線切割機(jī)也日臻完善，如自打孔自穿絲，從加熱拉長捋直，絲端頭處理，細(xì)管向工件面的引導(dǎo)定位，高壓水的承托和穿認(rèn)，接觸傳感，到穿絲成功的判定，簡直是精密傳動(dòng)自動(dòng)控制的典范。再如恒張力系統(tǒng)，利用軟鐵盤在磁粉中轉(zhuǎn)動(dòng)的阻尼，利用磁場中轉(zhuǎn)子的發(fā)電效應(yīng)，利用雙電機(jī)的差速差力，反饋控制取得準(zhǔn)確的張力。慢速和純水也使火花不暴露的浸泡加工成為可能，窄脈寬大峰值的應(yīng)用，使厚度加工能力和最大加工速度也達(dá)到很高的水準(zhǔn)。 很大程度上，購置慢走絲線切割機(jī)成了“追求精度、注重質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)實(shí)力”的一種展示 ?？傊?，快慢走絲呈相互擬補(bǔ)，相互競爭，相互促進(jìn)

20、，各具特色，各展所長，將是長期共存的局面?？熳呓z不經(jīng)鋪墊直接賣到國外的可能很小，慢走絲也不可能把快走絲淘汰出局。憑借快走絲的廉價(jià)和實(shí)用，用示范推廣的辦法首先介紹到國外的某個(gè)地區(qū)，被認(rèn)識和采用的可能也是有的。4 e 2.電機(jī)選擇 2.1電動(dòng)機(jī)選擇（倒數(shù)里有東東） 2.1.1選擇電動(dòng)機(jī)類型 2.1.2選擇電動(dòng)機(jī)容量 電動(dòng)機(jī)所需工作功率為： PPd=w ； 工作機(jī)所需功率Pw為： Pw=Fv； 1000 傳動(dòng)裝置的總效率為： =1234； 傳動(dòng)滾筒 1=0.96 滾動(dòng)軸承效率 2=0.96 閉式齒輪傳動(dòng)效率 3=0.97 聯(lián)軸器效率 4=0.99 代入數(shù)值得： =1234=0.96?0.994?0.

21、972?0.992=0.8 所需電動(dòng)機(jī)功率為： Fv10000?40Pd=kW=10.52kW 10000.8?1000?60 Pd略大于Pd 即可。 選用同步轉(zhuǎn)速1460r/min ；4級 ；型號 Y160M-4.功率為11kW 2.1.3確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 取滾筒直徑D=500mm 60?1000vnw=125.6r/min 500 1.分配傳動(dòng)比 （1）總傳動(dòng)比 i=nm1460=11.62 nw125.6 (2)分配動(dòng)裝置各級傳動(dòng)比 取兩級圓柱齒輪減速器高速級傳動(dòng)比 i01=.4i=4.03 則低速級的傳動(dòng)比 i11.62i12=2.88 i014.03 2.1.4 電機(jī)端蓋組裝CAD截圖

22、 圖2.1.4電機(jī)端蓋 2.2 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 2.2.1電動(dòng)機(jī)軸 p=p=10.52kW n=n=1460r/min =68.81N?m=Tn0d0m0 e 2.2.2高速軸 p=p=10.41kW n=n=1460r/min p10.41=9550?=68.09N?mT14601d41m1 1 1 2.2.3中間軸 p=p=10.52?0.99?0.97=10.10kW=1460r/min=362.2r/min=ni4.03 p10.10=9550?=263.6N?mT362.2np2=10102312012 2 2 2.2.4低速軸 p=p=10.10?0.99?0.97=9.69k

23、W=362.2=125.76r/min= ni2.88 p9.69=?9550=735.8N?mTn125.76p3=20212323123 3 3 2.2.5滾筒軸 p=p=9.69?0.99?0.99=9.49kW=125.76r/min= ni p9.49=9550?=720N?mT125.76np4=30322434234 4 4 e 3.齒輪計(jì)算 3.1選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) 1>按傳動(dòng)方案，選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。 2>絞車為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用7級精度（GB 10095-88）。 3>材料選擇。由表10-1選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬

24、度為280 HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為240 HBS，二者材料硬度差為40 HBS。 4>選小齒輪齒數(shù)z1=24，大齒輪齒數(shù)z2=24?4.03=96.76。取z2 5初選螺旋角。初選螺旋角=14? =97 3.2按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由機(jī)械設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算公式（10-21）進(jìn)行試算，即 d1t=2KtT0+1ZHZE dH 3.2.1確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 （1）試選載荷系數(shù)kt=1.61。 （2）由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版圖10-30選取區(qū)域系數(shù)zh=2.433。 =0.78（3）由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版圖10-26查得1， =1+2=1.65。 2=0.87，則（4）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。

25、95.5?105?p095.5?105?10.41T1=N.mm=6.8?104N.mm n11460 （5）由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版表10-7 選取齒寬系數(shù)d=1 （6）由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)Ze=189.8MPa （7）由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限Hlim1=600MPa ；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限Hlim2=500MPa 。 13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。 N1=60n1jLh=60?1460?1?2?8?300?15=6.3?109 N2=N1=1.56?109 4.03 （9）由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版圖（10-19）取接觸疲勞壽命系數(shù) KHN

26、1=0.90;KHN2=0.95 。 （10）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力。 取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版式（10-12）得 H1=KHN1lim1=0.9?600MPa=540MPa S H2=KHN2lim2=0.95?550MPa=522.5MPa S （11）許用接觸應(yīng)力 +H=H1H2=531.25MPa 2 3.2.2計(jì)算 （1）試算小齒輪分度圓直徑d1t d1t= .46?104?0.862=0.7396?16.46?104=.738?10=49.56mm （2）計(jì)算圓周速度v0 =1t1 60?1000=?1460?49.56 60?1000=3.78m/s （3

27、）計(jì)算齒寬及模數(shù) m =nt=1tcosz=49.56mm 1 m1tcos ntz= 149.56?cos14?49.56?0.97=2mm 2424 h=2.25mnt=2.25?2=4.5mm =49.56/4.5=11.01 （4）計(jì)算縱向重合度 =0.318dztan=0.318?1?24?tan14?=20.73 1 （5）計(jì)算載荷系數(shù)K。 已知使用系數(shù)KA=1,根據(jù)v= 7.6 m/s,7級精度，由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)Kv=1.11; 由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版表10-4查得K的值與齒輪的相同，故KH Kf=1.35由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版圖 10-13查得 H=1.42; e 由

28、機(jī)械設(shè)計(jì)第八版表10-3查得KH=KH=1.4.故載荷系數(shù) K=KAKVKHKH=1?1.11?1.4?1.42=2.2 （6）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得分度圓直徑，由式（10-10a）得 Kd1=d1tK=49.56?t2.2=49.56?.375=55.11mm 1.6 （7）計(jì)算模數(shù) cos55.11?cos14?0.97?55.11=2.22mm mn=1=2424z1 3.3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由式（10-17） mn2KT1Ycos2z1d2?FaFSa 3.3.1確定計(jì)算參數(shù) （1）計(jì)算載荷系數(shù)。 K=KAKVKfKf=1.?11?1.4?1.35=2.09 （2）根據(jù)縱向重合度

29、 =0.88影響系數(shù)Y （3）計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)。 =1.903 ，從機(jī)械設(shè)計(jì)第八版圖10-28查得螺旋角 zV1=v2=24=24=24=26.37 coscos140.970.91=97=97=106.59 =zcoscos140.9113332 33 （4）查齒形系數(shù)。 =2.57;YFa2=2.18由表10-5查得YFa1 （5）查取應(yīng)力校正系數(shù)。 由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版表10-5查得YSa1=1.6;YSa2=1.79 （6）由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版圖10-24c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 =500MPa=380MPaFE1 ；大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限 FE2； =0.85（7）由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版圖10-1

30、8取彎曲疲勞壽命系數(shù) KFN1， KFN2=0.88； （8）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。 取彎曲疲勞安全系數(shù)S1.4,由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版式（10-12）得 FN1FE1=0.85500MPa=303.57MPa=F1S1.4 FN2FE2=0.88?380MPa=238.86MPa=F2S1.4 （9）計(jì)算大、小齒輪的FaSa 并加以比較。 FFa1 Fa2FSa11=2.592?1.596=0.1363 303.572.211?1.774=0.01642 238.86FSa22= 由此可知大齒輪的數(shù)值大。 3.3.2設(shè)計(jì)計(jì)算 2?2.10?6.8?10?0.88?(cos14?)42 2m n32

31、42*1.65?0.01642mm=4.342?0.97mm=34.085=1 對比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)mn 大于由齒面齒根彎曲疲 =勞強(qiáng)度計(jì)算 的法面模數(shù)，取mn2，已可滿足彎曲強(qiáng)度。但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng) 度，需按接觸疲勞強(qiáng)度得的分度圓直徑100.677mm 來計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)。于是由 cos55.11?cos14?1=26.73z1=2 mn 取 z1=27 ，則z2=27?4.03=108.81 取z2=109; 3.4幾何尺寸計(jì)算 e 3.4.1計(jì)算中心距 a=(+)12n 2cos=(27+109)?2136=140.2mm 2?cos140.97 將中以距圓

32、整為141mm. 3.4.2按圓整后的中心距修正螺旋角 =(1+2)n 2a(27+109)?2=arccos0.97=14.06? 2?140.2 因值改變不多，故參數(shù)、k、ZH等不必修正。 3.4.3計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑 d1= d212ncos=27?254=55mmcos140.97109?2218=224mm cos140.97 55+224=139.5mm 2=cosna=+12 2= 3.4.4計(jì)算齒輪寬度 b=dd1=1?55.67=55mm 圓整后取B2=56mm;B1=61mm. 低速級 取m=3;z3=30; 由i12=z4 3=2.88 z 4=2.88?30=8

33、6.4 取z4=87 dd 3 =mz3=3?30=90m =mz4=3?87=261mm4 a= +3 4 2 = 90+261 mm=175.5mm 2 b= d d 3 =1?90mm=90mm 圓整后取B4=90mm,B3=95mm 表 1高速級齒輪： e 表 2低速級齒輪： 4. 軸的設(shè)計(jì) 4.1低速軸 4.1.1求輸出軸上的功率p3轉(zhuǎn)速n3和轉(zhuǎn)矩T3 若取每級齒輪的傳動(dòng)的效率,則 p=p=10.10?0.990.97=9.69kW =362.2=125.76r/min= n2.88i p9.69T=125.76?9550=735.842N?mnp3=20212323123 3 3

34、4.1.2求作用在齒輪上的力 因已知低速級大齒輪的分度圓直徑為 d4=mz4=4?101=404mm F F Ft=23d=42?735.8?1000=3642N404=3642?tan20?0.3639=3642?=1366N cos14?0.97rFttanncosFtan=3642?tan14?=908N 圓周力F ,徑向力 F 及軸向力Fat tra 的 4.1.3初步確定軸的最小直徑 先按式初步估算軸的最小直徑.選取軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理.根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì) =112第八版表15-3,取A0 ,于是得 pd=Anmin03=112?3 39.69=112?30.077=47.64mm

35、125.76 輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑d12.為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng),故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號. 聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca=KAT3, 查表考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小,故取KA =1.3 ,則: e Tca=KAT3=1.3?735842N?mm=956594.6N?mm 按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件,查標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5014-2003或手冊,選用LX4型彈性柱銷聯(lián)軸器,其公稱轉(zhuǎn)矩為2500000N?mm .半聯(lián)軸器的孔徑d1=55mm ,故取 d1-2=50mm ,半聯(lián)軸器長度 L=112mm ,半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長 =84mm度L1. 4.1.4軸

36、的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）擬定軸上零件的裝配方案 圖4-1 （2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 =50mm,l12=84mm;1)根據(jù)聯(lián)軸器d12為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要示求,1-2軸 =62mm段右端需制出一軸肩,故取2-3段的直徑d2-3 ;左端用軸端擋圈,按軸端直徑取 =84mm擋圈直徑D=65mm.半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度L1,為了保證軸端擋圈只壓在 =82mm半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上,故1-2 段的長度應(yīng)比L1 略短一些,現(xiàn)取l1-2. 2)初步選擇滾動(dòng)軸承.因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用,故選用單列圓錐滾 =62mm子軸承.參照工作要求并根據(jù)d2-3,由軸承產(chǎn)品目

37、錄中初步選取 0 基本游子隙 組 、標(biāo)準(zhǔn)精度級的單列圓錐滾子軸承30313。其尺寸為d?D?T=65mm?140mm?36mm，故d3-4=d6-7=65mm ；而l5-6=54.5mm,d5-6=82mm。 =70mm3）取安裝齒輪處的軸段4-5段的直徑d4-5 ；齒輪的右端與左軸承之間采 用套筒定位。已知齒輪輪轂的寬度為90mm，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng) 略短于輪轂寬度，故取l4-5 =85mm 。齒輪的左端采用軸肩定位，軸肩高度h0.07d ，=82mm=60.5mm 故取h=6mm ，則軸環(huán)處的直徑d5-6 。軸環(huán)寬度b1.4h ，取l5-6。 4）軸承端蓋的總寬度為20

38、mm（由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定）。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離l=30mm，故取l2-3 低速軸的相關(guān)參數(shù)： 齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。按d4-5查表查得平鍵截面b*h=20mm?12mm，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為L=63mm,同時(shí)為了保證齒輪與軸配合有 =40.57mm 表4-1 e H7 ；同樣，半聯(lián)軸器與軸的連接，選n6 H7用平鍵為14mm?9mm?70mm，半聯(lián)軸器與軸的配合為。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位k6良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為 是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑公差為m6。 4.2中

39、間軸 4.2.1求輸出軸上的功率p2轉(zhuǎn)速n2和轉(zhuǎn)矩T2 p=p=10.52?0.99?0.97=10.10kW=1460r/min=362.2r/min=ni4.03 p10.10=9550?=263.6N?mT362.2np2=10102312012 2 2 4.2.2求作用在齒輪上的力 （1）因已知低速級小齒輪的分度圓直徑為： d3=mz3=4?35=140mm F F F dt=22d=32?263.6?1000=3765N140=3765?tan20?0.3639=3765?=1412N cos14?0.97rFFttanncosattan=1412?tan14?=352N（2）因已知

40、高速級大齒輪的分度圓直徑為： =mz2=3?133=399mm 2 F F F t=22d=22?263.6?1000=1321N399=1321?tan20?0.3639=1321?=495N cos14?0.97rFFttanncosattan=495?tan14?=123N 4.2.3初步確定軸的最小直徑 先按式初步估算軸的最小直徑.選取軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理.根據(jù)表15-3,取A=112 ,于是得： =112?dAn0min02 2310.10=112?30.027=33.6mm 362.2 軸的最小直徑顯然是安裝軸承處軸的直徑d12。 圖 4-2 4.2.4初步選擇滾動(dòng)軸承. （

41、1）因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用,故選用單列圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據(jù)d1-2=35mm,由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取 0 基本游子隙組 、標(biāo)準(zhǔn)精度級的 單列圓錐滾子軸承。其尺寸為d?D*T=35mm?72mm?18.25mm，故d1-2=d5-6=35mm， l5-6=31.8mm； （2）取安裝低速級小齒輪處的軸段2-3段的直徑d2-3=45mm l1-2=29.8mm ；齒 輪的左端與左軸承之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂的寬度為95mm，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取l2-3=90mm 。齒輪的右端采用軸肩 定位，軸肩高度h0.07d，故取h=6mm，

42、則軸環(huán)處的直徑。軸環(huán)寬度b1.4h，取l3-4=12mm。 （3）取安裝高速級大齒輪的軸段4-5段的直徑d4-5=45mm;齒輪的右端與右端軸承 之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂的寬度為56mm，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取l4-5=51mm。 4.2.5軸上零件的周向定位 e 齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。按d4-5查表查得平鍵截面b*h=22mm?14mm。鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為63mm,同時(shí)為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為 ；同樣，半聯(lián)軸器與軸的連接，選用平鍵為14mm?9mm?70mm，半聯(lián)軸器與軸的配合為 。滾

43、動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑公差為m6。 中間軸的參數(shù)： 表4-2 4.3高速軸 4.3.1求輸出軸上的功率 若取每級齒輪的傳動(dòng)的效率,則 p 1 轉(zhuǎn)速n1和轉(zhuǎn)矩T1 p=p=10.41kW n=n=1460r/min p10.41 =9550?=68.09N?mT1460n 1 d 4 1 m 1 1 1 4.3.2求作用在齒輪上的力 因已知低速級大齒輪的分度圓直徑為 d1=mz1=3?24=72mm F F Ft=21d=12?68.09*1000=1891.38N72=1891.38?tan20?0.3639=1891.38?=709.55N cos14?0.

44、97rFFttanncos attan=1891.38?tan14?=1891.38?0.249=470.95N 4.3.3初步確定軸的最小直徑 先按式初步估算軸的最小直徑.選取軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理.根據(jù)表15-3,取A=112 ,于是得： =112?d=An0min01 1310.41-3=112?37.13*10=112?1.924?0.1=21.54mm 1460 輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑d12.為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸 器的孔徑相適應(yīng),故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號. 聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca=KAT1 , 查表 ,考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小,故取KA=1.3 , 則: Tca=

45、KAT1=1.3?68090N?mm=88517N?mm 按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca 應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件,查標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5014-2003 或 手冊,選用LX2型彈性柱銷聯(lián)軸器,其公稱轉(zhuǎn)矩為560000N?mm .半聯(lián)軸器的孔徑d1=30mm ,故取 d1-2=30mm ,半聯(lián)軸器長度 L=82mm ,半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長 度L1=82mm. 4.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.4.1擬定軸上零件的裝配方案 e 圖4-3 4.4.2根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 1)為了滿足半聯(lián) 軸器的軸向定位要示求,1-2軸段右端需制出一軸肩,故取2-3 段的直徑d2-3=42mm ;左端用軸端擋圈,按軸端直徑取擋圈直徑D=45mm .半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度L1=82mm ,為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上 而不壓在軸的端面上,故 段的長度應(yīng)比 略短一些,現(xiàn)取l1-2=80mm. 2)初步選擇滾動(dòng)軸承.因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用,故選用單列圓錐滾子軸承.參照工作要求并根據(jù)d2-3=42mm ,由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取 0